211service.com
Een hydraulisch aangedreven robot 3D-printen?
Vloeistof is een belangrijk, zij het ondergewaardeerd, onderdeel van moderne robotica. Zijn belangrijkste rol is het genereren, regelen en overbrengen van stroom door complexe apparaten - een technische wetenschap die bekend staat als hydrauliek.
Een probleem met hydraulische componenten is dat de onder druk staande leidingen die nodig zijn om alles te laten werken, vaak worden behandeld als een systeem dat min of meer onafhankelijk is van de rest van het apparaat.
Dat heeft belangrijke gevolgen voor de manier waarop robots worden ontworpen en gebouwd. Hydrauliek verhoogt de complexiteit en de tijd die nodig is om robots te bouwen, te bedienen en te onderhouden aanzienlijk.
Vandaag lijkt dat te veranderen dankzij het werk van Robert MacCurdy en zijn vrienden aan het MIT. Deze jongens hebben een 3D-printer aangepast om hem in staat te stellen hydrauliek in elk ontwerp op te nemen.
Dat maakt het voor het eerst mogelijk om hydraulische machines in één stap te ontwerpen en te bouwen. Tot nu toe was er geen manier om robuuste, krachtige krachtoverbrengingselementen rechtstreeks in een 3D-geprint onderdeel op te nemen, zeggen ze.
De aanpak is rechttoe rechtaan. De meest geavanceerde 3D-printers zijn in staat om meerdere materialen tegelijk te printen. Dat is handig omdat het hen in staat stelt om materialen met verschillende eigenschappen, zoals flexibiliteit, kleur, enzovoort, op te nemen.
Deze 3D-printers werken door laag voor laag 3D-vormen op te bouwen. Ze zetten eerst een druppel vloeibare inkt op zijn plaats en zappen deze onmiddellijk met ultraviolet licht om deze uit te harden of te stollen. Ze plaatsen er een druppel naast en harden deze uit enzovoort om de eerste laag te maken. Hierop komt de volgende laag.
Het idee van MacCurdy en co is om de hydraulische vloeistof te behandelen zoals elk ander printermateriaal. Dit doen ze door een reservoir met uithardbare printerinkt te verwisselen voor een reservoir met vloeistof dat niet kan worden uitgehard door UV-licht en dus vloeibaar blijft. Qua design behandelen ze de vloeistof op precies dezelfde manier als de andere materialen.
De voordelen zijn legio. Deze benadering maakt het onmiddellijk mogelijk om objecten te creëren die complexe met vloeistof gevulde circuits bevatten. Omdat deze circuits gesloten zijn, brengt het uitoefenen van druk aan het ene uiteinde van een circuit de kracht erlangs over.
En door de flexibiliteit van moderne drukmaterialen is het ook mogelijk om deze drukverandering om te zetten in mechanische beweging en vice versa.
MacCurdy en co hebben de techniek op de proef gesteld door een aantal hydraulische apparaten te printen. Ze printen bijvoorbeeld een tandwielpomp - in wezen een paar verstrikte tandwielen in een buis die, terwijl ze draaien, vloeistof verplaatsen die tussen de tanden zit. Dit pompt de vloeistof in één richting, maar voorkomt dat deze terugstroomt omdat de tanden nauw op elkaar aansluiten.
Ze hebben ook een balgactuator geprint om kracht door een vloeistof over te brengen. Ten slotte printten ze een set vloeistofaangedreven grijpers van zacht siliconenrubber die in staat zijn om delicate voorwerpen zoals eieren op te pakken.
Het is handig dat MacCurdy en co uiteenzetten wat ze hebben geleerd om een soort doe-het-zelf-gids te bieden voor iedereen die overweegt dezelfde trucs uit te proberen (hoewel ze dezelfde soort high-end printer nodig hebben - een Stratasys Objet260 Connex, in dit geval).
Dat is indrukwekkend werk dat de mogelijkheden van 3D-printtechnieken aanzienlijk vergroot. Deze benadering maakt het mogelijk om automatisch complexe, functionele, meerdelige robotassemblages te vervaardigen die hydraulische krachtoverbrenging gebruiken, zeggen McCurdy en co.
We zijn benieuwd waar ze mee komen.
Referentie: http://arxiv.org/abs/1512.03744 : Afdrukbare hydrauliek: een methode voor het fabriceren van robots door 3D co-printen van vaste stoffen en vloeistoffen